Design of laboratory device with FPAA

Tento dokument popisuje vlastnosti a možnosti programovatelných analogových obvodů (FPAAs), konkrétně pak typ AN221E04 a vývojové desky s tímto zařízením. Dále přináší také návrh použití zařízení v laboratorní výuce a to zejména při stavbě kmiočtových filrů a oscilátorů.This paper discusses the properties and possibilities of programmable analog circuits (FPAAs), especially type AN221E04 and development board with such device. It also brings a way tu use this device in laboratory education to build frequency filters and oscillators.

Instrumentation audio preamplifier for headset

Předzesilovač je elektrický obvod, který zpracovává malé signály pro další zesílení či zpracování. Šumový výkon předzesilovače je klíčový; musí být co nejmenší. V řetězci, kde se signál vícekrát zesiluje nebo zpracovává, má největší podíl na výsledný šum právě první blok.A preamplifier is a electrical circuit, which prepared small signals for further amplification or processing. A noise performance of the preamplifier is most important; it has to by small, as it can. The biggest part on the output noise have the first blog, if is a more processing in a string.

Filters with current mirrors

V této semestrální práci je stručně ukázán návrh kmitočtových filtrů 2. řádu s proudovým zesilovačem. Autonomní obvod jsme upravili tak, aby splňoval kritéria nutná pro kmitočtový filtr. Je ukázáno několik variant autonomních obvodů, ze kterých je možné získat filtr 2. řádu s proudovým zesilovačem. Obvod byl nasimulován v programu MicroCap časovou a střídavou analýzou. Proudový zesilovač byl nahrazen proudovým zrcadlem, resp. proudovým invertorem. Byly zkoumány stejnosměrné proudy v zapojení a jejich vztah na dodávaný harmonický signál. Aby nedocházelo k nechtěnému znehodnocení harmonického signálu vlivem tranzistorů nepracujících v lineárním režimu, musí být do obvodu dodán stejnosměrný proud. Tento proud musí být v určitém poměru k danému střídavému proudu. Kaskádním spojením tří filtrů 2. řádu jsme získali aktivní kmitočtový filtr 6. řádu s proudovým zrcadlem. Tento složitější obvod byl funkční a ověřením pomocí střídavé analýzy byla zjištěna patřičná strmost modulové charakteristiky pro dané typy dolních, horních a pásmových propustí.A second-order frequency-selection filters with current amplifier design is shortly shown in this bachelor's thesis. An autonomous circuit was modified to be conform with all rules of functionality of filters. A few version of autonomous circuit are shown i this text. The circuits were simulated by a program Microcap expecially transient and AC analysis. The current amplifier was replaced by a current mirror or more precisely by a current inverter. A direct-current and his relations to suplied harmonic signal were investigated. A deformation of a harmonic signal is unwanted. This deformation is ussualy created by the transistors in nonlinear mode. This current have to have special ratio to the alternating-current. A sixth-order filter was created by cascade connection of three second-order blocks. This more intricated circuit is correct. A correct rate of characteristic due for low-pass, high-pass and band-pass was shown thanks AC analysis.

FPGA core for data displaying on computer monitor using VGA port

Cílem tohoto projektu, je předvést studii možného řešení způsobu ovládání a využití počítačového monitoru připojeného k portu typu VGA řízeného standardizovanými řídícími signály generovanými obvodem typu FPGA. Jedná se o jádro hradlového pole, které je poté možné použít jako součást složitějšího designu a využít jej například pro komfortnější uživa-telské rozhraní. Projekt obsahuje řešení základní části obvodu generující standardní řídící signály a zobrazující text zadaný v ASCII kódu prostřednictvím sériového portu.The aim of this project is to perform the study of a driver for controlling computer monitor using VGA port. The driver is based on FPGA which is used to generate VGA signals. The main purpose of the project is to design a hardware core for gate array which can be used as part of some complex FPGA design to provide a comfortable user interface. The project describes the main part of the VGA driver – module for generating control signals and module for displaying text information that is sent from a PC via serial port interface.

Utilizing Unconventional CMOS Techniques for Low Voltage Low Power Analog Circuits Design for Biomedical Applications

Tato disertační práce se zabývá navržením nízkonapěťových, nízkopříkonových analogových obvodů, které používají nekonvenční techniky CMOS. Lékařská zařízení na bateriové napájení, jako systémy pro dlouhodobý fyziologický monitoring, přenosné systémy, implantovatelné systémy a systémy vhodné na nošení, musí být male a lehké. Kromě toho je nutné, aby byly tyto systémy vybaveny baterií s dlouhou životností. Z tohoto důvodu převládají v biomedicínských aplikacích tohoto typu nízkopříkonové integrované obvody. Nekonvenční techniky jako např. využití transistorů s řízeným substrátem (Bulk-Driven “BD”), s plovoucím hradlem (Floating-Gate “FG”), s kvazi plovoucím hradlem (Quasi-Floating-Gate “QFG”), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (Bulk-Driven Floating-Gate “BD-FG”) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (Bulk-Driven Quasi-Floating-Gate “BD-QFG”), se v nedávné době ukázaly jako efektivní prostředek ke zjednodušení obvodového zapojení a ke snížení velikosti napájecího napětí směrem k prahovému napětí u tranzistorů MOS (MOST). V práci jsou podrobně představeny nejdůležitější charakteristiky nekonvenčních technik CMOS. Tyto techniky byly použity pro vytvoření nízko napěťových a nízko výkonových CMOS struktur u některých aktivních prvků, např. Operational Transconductance Amplifier (OTA) založené na BD, FG, QFG, a BD-QFG techniky; Tunable Transconductor založený na BD MOST; Current Conveyor Transconductance Amplifier (CCTA) založený na BD-QFG MOST; Z Copy-Current Controlled-Current Differencing Buffered Amplifier (ZC-CC-CDBA) založený na BD MOST; Winner Take All (WTA) and Loser Take All (LTA) založený na BD MOST; Fully Balanced Four-Terminal Floating Nullor (FBFTFN) založený na BD-QFG technice. Za účelem ověření funkčnosti výše zmíněných struktur, byly tyto struktury použity v několika aplikacích. Výkon navržených aktivních prvků a příkladech aplikací je ověřován prostřednictvím simulačních programů PSpice či Cadence za použití technologie 0.18 m CMOS.This doctoral thesis deals with designing ultra-low-voltage (LV) low-power (LP) analog circuits utilizing the unconventional CMOS techniques. Battery powered medical devices such as; long term physiological monitoring, portable, implantable, and wearable systems need to be small and lightweight. Besides, long life battery is essential need for these devices. Thus, low-power integrated circuits are always paramount in such biomedical applications. Recently, unconventional CMOS techniques i.e. Bulk-Driven (BD), Floating-Gate (FG), Quasi-Floating-Gate (QFG), Bulk-Driven Floating-Gate (BD-FG) and Bulk-Driven Quasi-Floating-Gate (BD-QFG) MOS transistors (MOSTs) have revealed as effective devices to reduce the circuit complexity and push the voltage supply of the circuit towards threshold voltage of the MOST. In this work, the most important features of the unconventional CMOS techniques are discussed in details. These techniques have been utilized to perform ultra-LV LP CMOS structures of several active elements i.e. Operational Transconductance Amplifier (OTA) based on BD, FG, QFG, and BD-QFG techniques; Tunable Transconductor based on BD MOST; Current Conveyor Transconductance Amplifier (CCTA) based on BD-QFG MOST; Z Copy-Current Controlled-Current Differencing Buffered Amplifier (ZC-CC-CDBA) based on BD MOST; Winner Take All (WTA) and Loser Take All (LTA) based on BD MOST; Fully Balanced Four-Terminal Floating Nullor (FBFTFN) based on BD-QFG technique. Moreover, to verify the workability of the proposed structures, they were employed in several applications. The performance of the proposed active elements and their applications were investigated through PSpice or Cadence simulation program using 0.18 m CMOS technology.

Simple Game for FitKit Platform

Tato bakalářská práce se zabývá implementací jednoduché hry. Tato hra je implementována na platformě FITkit. Je zde popsána implementace softwaru pro mikrokontrolér a implementace hardwaru v programovatelném hradlovém poli.This bachelor thesis deals with the implementation of simple game. This game is implemented on the FITkit platform. It described the implementation of software for the microcontroller and implementation hardware in the programmable gate array.

SSI Dividing Numerical Integrator

Práce se zabývá numerickou integrací a operací dělení v hardware. Čtenář je seznámen s numerickým řešením diferenciálních rovnic pomocí několika různých metod, z nichž lze zmínit například Taylorovu řadu. Dále je probrána operace dělení v hardware a způsob jejího provedení v FPGA. Následně je navržen paralelně-paralelní a sériově-paralelní integrátor. Praktickým cílem práce je návrh a implementace sériově-sériového dělícího integrátoru a vytvoření simulátoru pro něj.The thesis deals with numerical integration and hardware division operations. The reader is familiar with the numerical solution of differential equations through several different methods, for example Taylor's series. Furthermore, it is discussed the operation of division in the hardware and the method of its implementation in the FPGA. Subsequently, a parallel-parallel and serial-parallel integrator is designed. The practical aim of the thesis is to design and implement a serial-serial dividing integrator and create a simulator for it.